基因编辑技术治愈艾滋病并带来致癌风险

小夏 健康 更新 2024-01-30

荷兰研究人员在《病毒学杂志》上发表的一份报告指出,使用CRISPR Cas9进行基因编辑可能会导致HIV病毒整合到基因中的序列发生不必要的“剪辑”和突变。 这可能会激活宿主基因,进而导致癌症的发展,引发人们对这种潜在的HIV**策略的担忧。

基因编辑技术有望彻底改变现代医学以及许多疾病的方法。 目前有几种潜在的HIV**策略,包括基因编辑,它被认为能够从大多数或所有身体细胞中永久去除病毒。 另一种可能性是在我们的细胞内引入新的或修饰的基因,使它们对病毒产生抵抗力。 然而,任何涉及我们基因的干预都存在风险。

一些病毒性疾病和大多数遗传性疾病是基因编辑的理想候选者,因为它们具有明确的遗传联系。 对于HIV来说,简单地从我们自己的基因中去除永久整合的病毒遗传物质似乎是实现持久**的简单方法。 但是,由于编辑发生在我们整个遗传物质的基因组中,即使是轻微的不准确也可能导致不良的健康结果,例如将来导致癌症的可能性。 这就是为什么基因编辑干预措施需要在长达 15 年的长期安全性试验中进行测试的原因之一。

现代基因编辑技术

modern gene editing technology

自发现遗传物质(DNA)以来,基因编辑已经广泛使用,近一个世纪以来一直是一个梦想。 然而,以前的大多数方法都非常费力且不精确。 细菌机制的发现极大地推动了现代基因编辑的发展。 从细菌中提取的所谓CRISPR Cas9复合物已被证明比以前的任何方法都精确几个数量级。 简而言之,这台“机器”的工作原理是从攻击病毒中获取一段基因序列(模板),然后在细菌自身的基因组中跟踪其对应物。 当它找到相应的序列时,它会切除其中的片段,导致整个锚定病毒基因组的损伤和功能障碍。

这台机器可以追踪细菌自身基因中的外来遗传物质,因为DNA以双链形式存在(想象两条交织的条带),一个“条带”的“字母”序列完美地补充了另一个“条带”。 因此,如果我们从一条条带上切下一块,我们的细胞可以正确地从另一条条带上再生缺失的字母序列。 当模板与细菌基因组中的序列匹配时,CRISPR Cas9 就知道需要将其移除。 通过为编辑复合体提供不同的模板,我们可以对其进行切割甚至插入任何类型的 DNA 序列,这使我们能够去除病毒、插入保护基因或纠正受损基因等。

将基因插入细胞的另一种方法是对病毒进行修饰,去除其致病部分,并利用其“外壳”帮助某些基因产物进入我们的细胞,这被称为基因递送“病毒载体”方法。

研究

research

荷兰的微生物学家在实验室中使用不同类型的HIV感染细胞进行了测试,以验证基因编辑机器是否足够准确,仅针对人类DNA中的HIV前病毒序列,并且切割足够精确,足以破坏细胞附近的DNA序列。

他们发现,编辑机制能够精确定位靶标(原病毒序列),但切割导致前病毒序列周围非病毒区域的DNA序列随机缺失或添加。 这将对接受基因编辑的人类DNA产生直接影响**。 通过额外的实验室方法,他们还确定了这些不需要的DNA变化的**。 原来,直接改变和破坏这些相邻DNA序列的不是“编辑机”,而是细胞本身的DNA修复过程。

编辑机制在DNA分子的两条链上产生缺口,将受损序列引入靶标(前病毒序列)。 双链断裂是细胞中危险的最强警告信号之一,细胞具有多种机制来快速纠正断裂并连接双链DNA分子的末端。 有些机制非常有效,可以进行完整且非常准确的修复,而其他机制可能会影响修复的准确性。

在这种情况下,细胞使用了一种效率较低的DNA修复方法。 这似乎是添加或删除这些错误序列的原因之一。

我们的DNA中有可以导致或促进癌症的基因(原癌基因)。 由于HIV在我们的基因中随机分布,因此前病毒可能存在于原癌基因旁边。 通常这些原癌基因是“沉默的”,所以它们什么都不做;但是,如果在执行基因**时,如上所述添加或删除DNA序列的过程发生在原癌基因旁边,则它可能会被激活。 这是**中研究人员强调的问题之一,这可能是基因编辑的直接或间接后果。

基因编辑的潜在和风险

the potential and risks of gene editing

目前有数十项试验使用基因***治疗多种疾病,包括正在进行的II期HIV**切除双热试验。 该试验使用了与本文所述完全相同的基因编辑技术。 美国的基因技术公司也在研究HIV的第一阶段基因。 然而,在这些情况下,他们使用病毒载体使免疫细胞对病毒产生抗性。 他们取了相对少量的细胞,用载体修饰它们,培养它们,然后将它们送回体内。 因此,可以认为风险较小,因为它们不使用 CRISPR Cas9 进行基因编辑,而且它们也只在体外作用于有限数量的细胞。

到目前为止,已经取得了一些重大突破,例如“泡泡男孩”病,一种遗传性免疫缺陷病,通常会导致婴儿期死亡,以及使用基因编辑来对抗肌肉萎缩症甚至癌症的试验。 所以,潜力是非常真实的,但风险呢?

对于任何类型的医疗干预,总是需要在风险和收益之间进行权衡;当然,没有无风险的干预。 在某些情况下,例如晚期癌症或遗传性疾病(如泡泡男孩病),其益处可能大大超过相关风险。 然而,对于像HIV这样的疾病,大多数人在接受**后可以过上相对正常的生活,但风险和收益的平衡是不同的。

结论

conclusion

使用CRISPR Cas9进行基因编辑相对较新,其疗效和风险尚未得到充分探索。 这项研究的结果表明,编辑机制能够精确地找到目标,但编辑后的DNA修复过程似乎效率低下。 这可能导致我们DNA的突变,从而增加患疾病的风险,尤其是晚年患癌症的风险。

然而,我们必须记住,这些发现来自体外细胞培养物,可能无法提供实际发生情况的完整图片。 在某种程度上,这些影响在实际的生物系统中可能更为明显,因为我们体内的细胞数量是数十万倍,因此出错的可能性更高。 然而,在整个系统中,细胞的行为通常与实验室培养皿不同,因此它们的DNA修复可能更有效。 此外,已知一些病毒感染(包括HIV)本身会增加患癌症的风险,因此如果不感染HIV,患癌症的风险可能会更大**。

遗传学是一个非常广泛的领域,出现了越来越多的模式、方法和技术。 虽然本文只涉及CRISPR Cas9的最新发现,但它并没有将风险推广到其他方法。 无论如何,在得出任何结论之前,需要更多的研究来澄清所有这些问题。

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